磺胺嘧啶对MBBR工艺的性能及微生物群落影响研究

抗生素在养殖业中被大量使用，仅有小部分能被牲畜吸收利用。而含有抗生素的废水进入水处理系统后，抗生素与生物膜系统中的菌群结构和抗性基因之间的响应关系尚不完全清楚。该研究采用移动床生物膜反应器处理含磺胺嘧啶的市政废水，探究在磺胺嘧啶压力下，反应器中抗生素与微生物群落和抗性基因的变化规律。结果表明，500μg/L磺胺嘧啶对COD去除率几乎无影响，对NH4+-N去除率先降低后升高并趋于稳定；磺胺嘧啶去除率逐渐升高并稳定在95%，且主要在缺氧池中完成；磺胺嘧啶促进了微生物胞外聚合物的分泌；磺胺嘧啶会促进磺胺类抗性基因sul1的富集，在缺氧池sul1绝对丰度从1.17×109copies/g VSS增加至6.34×109copies/g VSS，且在缺氧池富集明显高于好氧池，基因sul1丰度明显高于sul2；高通量测序发现Trichococcus和norank＿f＿＿Bacteroidetes＿vadinHA17有较好的耐药性，成为优势菌属。综上所述，反应器内的生物膜能够适应磺胺嘧啶压力，并促进水中抗性基因的富集，部分耐药细菌的数量显著增加。     

超声降解水中的磺胺嘧啶

以磺胺嘧啶(SD)为研究对象,探讨了超声功率、初始浓度、pH值以及超声协同H2O2、Fenton、TiO2等组合工艺对超声降解SD效率的影响。实验结果表明,超声可有效降解水中低浓度的SD,尤其在酸性条件下,超声降解更为显著,降解过程遵循准二级反应动力学模型。加入H2O2或TiO2可在一定程度上促进SD的超声降解,加入Fenton试剂则显著提升SD的去除率。依据量化计算以及LC-MS测定结果,探讨了SD的超声降解机理。超声降解水中SD主要是基于.OH自由基的氧化过程。     

功能化金属有机骨架材料对水中痕量磺胺氯哒嗪的吸附行为及其机理

近年来,抗生素的大量使用对生态环境和人类健康构成了严重威胁.抗生素去除技术开发引起了人们的广泛关注.本研究制备了4种具有良好水热稳定性的锆基金属骨架有机材料(UiO-66,UiO-66-NH_2,UiO-66-Cl和UiO-66-NO_2),通过比较4种材料对水中痕量磺胺氯哒嗪(SCP)的吸附性能,从中筛选出最佳吸附剂,进而探究了温度、pH、共存阴离子、腐殖酸和可再生性等因素对其吸附性能的影响,探讨了作用机制.研究结果表明,功能基团的引入提升了金属骨架有机材料对SCP的吸附性能,其中氨基的引入效果最为显著(去除率从11.62%提升至71.12%),这主要是由于氢键的作用;UiO-66-NH_2对SCP的吸附符合拟二级动力学,温度的升高抑制了吸附的进行,pH=6时吸附效果最好;Cl-和SO_4~(2-)对UiO-66-NH_2吸附性能起到了抑制作用,而腐殖酸影响较小;CO_3~(2-)的水解导致路易斯酸碱反应,从而极大地干扰了SCP的吸附过程;UiO-66-NH_2经过四次循环使用后,SCP去除率下降不到10%.本研究为采用功能化金属有机骨架材料去除水中污染物提供了新思路.     

我国养猪业废弃物中四环素类、磺胺类抗生素及相关抗性基因污染研究进展

我国是世界养猪第一大国,生猪饲养量和猪肉产量均位居世界第一。养猪业每年所产生的粪便、废水中含有大量畜用抗生素及其代谢产物,使养猪业废弃物成为环境中重要的抗生素污染源之一,随之产生的抗性基因污染及传播问题也不容忽视。本文结合近年来国内外的研究数据,对我国养猪业废弃物中四环素类、磺胺类抗生素及其相关抗性基因的检测方法、污染状况及影响抗性基因传播的因素进行了分析,并基于控制我国养猪行业抗生素及抗性基因污染的目的,提出了今后的研究重点。     

改性粉煤灰去除水中磺胺抗生素吸附条件优化及热力学研究

采用Box-Behnken响应面分析法对改性粉煤灰去除水中磺胺的影响因素(初始pH值、温度、吸附剂用量)进行优化,建立影响因素与磺胺去除率之间的二次多项式预测模型,并进行热力学分析。结果表明,改性粉煤灰吸附磺胺的最佳条件为:初始pH值2.53、温度35.1℃及吸附剂用量1.76 g/L,在此优化条件下,磺胺的去除率可达78.63%,模型预测值为80.26%,实际值与模型预测值仅偏差1.63%;用Langmuir和Freundlich方程对吸附等温线进行拟合,Langmuir方程拟合结果更好,其最大吸附量为4.1 mg/g,表明改性粉煤灰对磺胺的吸附属于单分子层吸附;改性粉煤灰吸附水中磺胺抗生素的热力学状态函数ΔG、ΔH及ΔS分别为-22.38~-23.89 kJ/mol、7.89 kJ/mol和0.105 kJ/(mol·K),即吸附过程是一个自发、吸热的反应,是熵增加的过程。     

莱州湾近岸海域中典型抗生素与抗性细菌分布特征及其内在相关性

为了揭示海陆衔接区环境中抗生素与抗性细菌分布特征及其内在相关性,以莱州湾及其主要入海河流为研究区域,利用HPLC-MS/MS分析样品中15种磺胺类抗生素(SAs)和6种喹诺酮类抗生素(QNs)的浓度,并通过改良的Method 1604(US EPA)评估海水与沉积物中2种典型水传病原微生物大肠杆菌(E.coli)与金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗生素抗性水平,进而探讨该区域水体中抗性菌株的分布特点以及微生物抗性率与相应抗生素浓度的相关性。结果显示,莱州湾水体与沉积物中普遍存在磺胺与喹诺酮类抗生素残留及抗性污染问题。两大类抗生素在水体中平均残留浓度分别为3.89 ng·L~(-1)(SAs)和234.68ng·L~(-1)(QNs),在沉积物中分别为0.91 ng·g~(-1)(SAs)和49.37 ng·g~(-1)(QNs),且分布特征基本呈现自河流向海洋逐渐递减的趋势,说明河流输入是莱州湾抗生素污染的主要来源。在水体中,具有磺胺类抗性的E.coli和S.aureus平均检出量分别达到2 018和4 683 CFU·L~(-1),抗性率范围分别在0%~37.3%和10.6%~45.8%之间;而2种喹诺酮类抗性病原微生物的平均检出量则相对较低,分别为1 315 CFU·L~(-1)(E.coli)和1 461 CFU·L~(-1)(S.aureus),抗性率分别为0%~50.0%和0%~20.8%;此外,相比于E.coli,S.aureus为沉积物中的主要抗性病原微生物,磺胺与喹诺酮类抗性S.aureus检出率均高于80%,平均检出量分别为24CFU·g~(-1)和18 CFU·g~(-1)。相关性分析表明,莱州湾近岸海域水体中磺胺类抗生素浓度与磺胺类抗性微生物总量之间具有良好的线性关系,然而其与微生物抗性率之间并未表现出相似的规律,说明近岸海洋环境中抗生素的残留量不是影响抗性菌株丰度的唯一因素。     

全氟和多氟烷基化合物微生物降解与转化研究进展

全氟和多氟烷基化合物(PFASs)因其持久性、长距离迁移性、生物积累性和生物毒性而受到广泛关注.目前世界上对环境中PFASs的监测和管控主要针对全氟烷基酸(PFAAs).而大部分多氟烷基化合物在环境中能够被微生物降解为PFAAs,也被称为前体物.因此,探究前体物在环境中的微生物转化行为有助于综合评价PFASs的环境风险,以及制定相关的管控和修复措施.虽然PFAAs一直被认为是环境中的“永久化合物”,但近年来,PFAAs的厌氧微生物还原脱氟作为一项极具潜力且充满挑战的修复技术,成为研究的一个前沿热点.系统总结了前体物(氟调化合物和全氟辛烷磺胺衍生物)、 PFAAs和新型PFASs在微生物作用下的降解规律和转化路径,并讨论了PFASs微生物降解的影响因素,最后提出未来的研究方向.     

TiO2/EP光催化降解水体中微污染磺胺嘧啶的研究

制备了膨胀珍珠岩（EP）为载体的TiO2催化剂（TiO2/EP）,对使用较为广泛的抗生素磺胺嘧啶（SDZ）进行了光催化降解研究,探讨了TiO2的负载量、溶液的初始浓度、初始pH、无机离子（HCO3^-、SO4^2-和Cl^-）和腐殖酸（HA）对SDZ降解效果的影响。结果表明：SDZ的光催化降解符合一级反应动力学方程;当TiO2最佳负载量为20 wt%,SDZ浓度为5 mg/L,pH=6.7,紫外光照射强度为1 000μW/cm^2,反应时间为45 min时,SDZ的降解率达到96%;HCO3^-在低浓度时能促进SDZ的光催化降解,高浓度时促进作用不明显;SO4^2-和Cl^-对SDZ的光催化降解有轻微的抑制作用;HA对SDZ光催化降解有显著的抑制作用,浓度越高,抑制作用越强。UV-TiO2/EP是一种去除水体中微污染SDZ的有效方法。     

A comparative study and evaluation of sulfamethoxazole adsorption onto organo-montmorillonites

Three organo-montmorillonites were prepared using surfactants, and their adsorption behaviors toward sulfamethoxazole（SMX） were investigated. The surfactants used were cetyltrimethyl ammonium bromide（CTMAB）, 3-（N,N-dimethylhexadecylammonio） propane sulfonate（HDAPS） and 1,3-bis（hexadecyldimethylammonio）-propane dibromide（BHDAP）. The properties of the organo-montmorillonites were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and N2adsorption–desorption isotherm measurements. Results showed that the interlayer spacing of montmorillonite was increased and the surface area as well as the morphology were changed. Batch adsorption experiments showed that the surfactant loading amount had a great effect on the adsorption of SMX. The adsorption process was p H dependent and the maximum adsorption capacity was obtained at p H 3 for HDAPS-Mt, while CTMAB-Mt and BHDAP-Mt showed a high removal efficiency at 3–11. The adsorption capacity increased with the initial SMX concentration and contact time but decreased with increasing solution ionic strength.Kinetic data were best described by the pseudo second-order model. Equilibrium data were best represented by the Langmuir model, and the Freundlich constant（n） indicated a favorable adsorption process. The maximum adsorption capacity of SMX was 235.29 mg/g for CTMAB-Mt, 155.28 mg/g for HDAPS-Mt and 242.72 mg/g for BHDAP-Mt. Thermodynamic parameters were calculated to evaluate the spontaneity and endothermic or exothermic nature. The adsorption mechanism was found to be dominated by electrostatic interaction,while hydrophobic interaction played a secondary role.     

污泥负荷对生物处理系统耐药细菌的影响研究——以活性污泥法中磺胺嘧啶抗性异养菌为例

为了研究污水生物处理工艺中抗药性细菌生长和分布特性及污泥负荷的影响,构建了不同处理负荷的活性污泥工艺,并以磺胺嘧啶抗性异养菌为例,阐述了污泥负荷对活性污泥系统中典型抗药细菌的生长及排放特性的影响.结果表明,污泥负荷增大有利于磺胺嘧啶抗性异养菌的生长繁殖,负荷提高后净比生长速率和细菌产量分别由0.32d-1和2.3×106CFU/d提高至0.33d-1和3.1×106CFU/d,活性污泥、出水和剩余污泥中抗药菌的浓度也均显著提高(P0.05),但对抗药细菌的相对丰度无显著改变.低污泥负荷下[0.24kg COD/(kg MLSS?d)]抗药细菌主要通过剩余污泥形式排放,排放量比(泥中排放量/水中排放量)为28.4;负荷提高至0.4kg COD/(kg MLSS?d)后,出水抗药细菌排放量显著提高,排放量比为1.1.处理相同水量,高污泥负荷下排放的抗药细菌总量明显降低,提高污泥负荷有利于活性污泥系统抗药性风险的控制.